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1、第三章 金属切削机床与刀具,本章提要 本章着重介绍了金属切削机床型号的编制方法；CA6140型普通车床的的传动系统和主要机构，以及常用的车刀；M1432A型万能外圆磨床的的传动系统，无心外圆磨床和平面磨床的工作原理，以及砂轮的特性与选择；齿轮加工的的方法和Y3150E型滚齿机的传动系统，以及常用的齿轮加工刀具。同时，对孔加工机床与刀具、刨床与插齿、铣床与铣刀也作了简单介绍。,车 床,下面首先通过几张图片使大家对金属切削机床与刀具有一个感性的认识。,铣 床,磨 床,钻 床,铣削过程,插齿过程,滚齿过程,拉齿过程,3.1 金属切削机床的分类、型号与主要技术参数,3.2 工件表面成型方法与机床运动分
2、析,3.3 车床与车刀,3.4 孔加工机床与刀具,3.6 铣床与铣刀,3.8 齿轮加工机床与齿轮刀具,内容提纲,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,机床的品种和规格繁多，为便于区别、使用和管理，须对机床加以分类和编制型号。 1. 机床的传统分类方法，主要是按加工性质和所用的刀具进行分类。 机床分为11大类：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床及其它机床。在每一类机床中，又按工艺范围、布局形式和结构等，分为若干组，每一组又细分为若干系(系列)。,2. 同类型机床按应用范围(通用性程度)又可分为： 普通机床、专门化机床、专用机床 3.按工作精度又
3、可分为： 普通精度机床、精密机床和高精度机床。 4.按自动化程度分为： 手动、机动、半自动和自动机床。 5.机床还可按重量与尺寸分为： 仪表机床、中型机床(一般机床)、大型机床(10t)、重型机床(大于30t)和超重型机床(大于100t)。 6.按机床主要工作部件的数目可以分为， 单轴的、多轴的或单刀的、多刀的机床等。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,3.1.2 机床的型号编制,机床的类别代号用该类机床名称汉语拼音的第一个字母（大写）表示。需要时，类以下还可有若干分类，分类代号用阿拉伯数字表示，放在类代号之前。例如，磨床类分为M、2M、3M三个分类。,3.1 金属切削机床的分类
4、与机床的主要技术参数,通用特性 当某类型机床除有普通型外，还具有各种通用特性时，则在类别代号之后加上相应的特性代号。 例如，CM6132型精密普通车床型号中的“M” 表示“精密” 。 “XK ” 表示数控铣床。如果同时具有两种通用特性，则可用两个代号同时表示，如“MBG” 表示半自动高精度磨床。 各类机床的通用特性代号的意义是统一的。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,结构特性 结构特性代号用于区别主参数相同而结构不同的机床， 在型号中也用汉语拼音字母表示。这些字母是根据各类机床的情况分别规定的，在不同的型号中意义可以不一样。 按规定凡是通用特性代号已用的字母和“I”、“O”均不
5、能用作结构特性代号。,例如，CA6140型普通车床型号中的“A”，可理解为：CA6140型普通车床在结构上区别于C6140普通车床。当机床有通用特性代号时，结构特性代号应排在通用特性代号之后。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,机床组别代号和系别代号分别用一个数字表示。每类机床按其结构性能及使用范围划分为10个组，用数字09表示。每一组又分为若干个系列。凡主参数相同，并按一定公比排列，工件和刀具本身的和相对的运动特点基本相同，且基本结构及布局形式也相同的机床，即为同一系列。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,机床主参数：代表机床规格的大小，通用机床的主参数已由机床的
6、系列型谱规定。在机床型号中，用数字给出主参数的折算数值(1/10或1/150) 。 设计顺序号：当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。 第二主参数：一般是指主轴数、最大跨距、最大工件长度、工作台工作面长度等。第二主参数也用折算值表示。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,主要用以反映各类机床的特性，如对数控机床，可用来反映不同的数控系统；对于一般机床可用以反映同一型号机床的变形等。其它特性代号用汉语拼音字母或阿拉伯数字或二者的组合来表示。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,当机床的性能和结构布局有重大改进时，改进的机床是新产品，需要重新设计、试制和鉴定
7、的，则在原机床尾部按A、B、C字母顺序作为重大改进的顺序号，以区别原型号。 但是不能使用“I”、“O”两个字母。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,例如CA6140型卧式车床的代号意义为： C A 6 1 40,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,3.1.3机床的主要技术参数,3.1.3.1 尺寸参数,机床的尺寸参数是指机床的主要结构尺寸。多数机床的主参数也是尺寸参数，但尺寸参数除了主参数还包括一些其他尺寸。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,3.1.3.2 运动参数,(1) 主运动参数,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,主轴最低(nmin
8、)和最高(nmax)转速的确定,变速范围为nmax 和nmin的比值，即,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,有级变速时主轴转速序列,主运动的有级变速的转速数列一般采用等比数列。 各级之间满足等比数列关系，即,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,(2) 进给运动参数,大部分机床(如车床、钻床等)的进给量用工件或刀具的位移(mm/r)表示。直线往复运动的机床，如刨床、插床，以每一往复的位移量表示。由于铣床和磨床使用的是多刃刀具，进给量常以每分钟的位移量(mm/min)表示。 在其他条件不变的情况下，进给量的损失也反映了生产率的损失。,3.1 金属切削机床的分类与机床的主要
9、技术参数,3.1.3.3 动力参数,动力参数指驱动主运动、进给运动和空行程运动的电动机功率。机床的驱动功率原则上应根据切削用量和传动系统的效率来确定。,主要介绍主传动功率 机床的主传动功率由三部分组成： 式中 Fz 主切削力 切削速度(m/min),3.1 金属切削机床的分类与机床的主要技术参数,3.2 工件表面成形方法与机床运动分析,工件表面可以看成由一根母线沿着导线运动形成，母线和导线统称为发生线。其形成方法有： （1）轨迹法利用刀具作一定规律的轨迹运动对工件进行加工，如图3.2a （2）成形法刀具的切削刃与所需要的形成的发生线完全重合，如图3.2b （3）相切法利用刀具边缘旋转边作轨迹运
10、动对工件进行加工的方法，如图3.2c （4）范成法利用工件和刀具作范成切削运动进行加工的方法，如图3.2d,3.2.1工件表面形状与成形方法,图3.2零件的表面成形,1母线；2导线,3.2 工件表面成形方法与机床运动分析,3.2.2机床运动分析,简单成形运动 由单独的旋转运动或直线运动构成 复合成形运动 由两个或两个以上旋转运动或（和）直线运动，按照某些确定的运动关系组合而成,3.2.2.1 机床的运动,3.2 工件表面成形方法与机床运动分析,为了实现运动，机床必须具备以下三个基本部分：执行件、动力源和传动装置，由这些构成的传动关系称为传动链，分为外联系传动链和内联系传动链 。 a.外联系传动
11、链联系动力源和执行件 ; b.内联系传动链联系复合运动之内的各个分 解部分 为方便研究传动关系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示，称为传动原理图。,3.2.2.2 机床的运动联系,3.2 工件表面成形方法与机床运动分析,为了便于研究机床的传动联系，常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。,主轴变速及换向的换置机构,不同的螺纹导程,卧式车床的传动原理图,3.2 工件表面成形方法与机床运动分析,车床有两条传动链：一条是外联系传动链，即从电动机12Uv34主轴，称为主运动传动链。 另一条是内联系传动链。由主轴45Us67丝杠刀具，得到刀具和工件间的复合成形运动螺旋
12、运动。,3.3 车床与车刀,3.1.1 车床 车床的作用是加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥面及成型回转表面)和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹面。 车床的主运动通常由工件的旋转运动实现，进给运动由刀具的直线移动来完成 。 分类：车床种类繁多，按其用途和结构的不同，主要分为：卧式车床及落地车床，立式车床，转塔车床，仪表车床，单轴自动和半自动车床，多轴自动和半自动车床，彷形车床及多刀车床，专门化车床。 CA6140卧式车床是最典型的普通车床，下面以它为例介绍车床。,3.3 车床与车刀,图3.7 卧式车床,3.3 车床与车刀,恻盖,主轴箱,尾座,床身,卡盘,齿条,小刀架,拖板,方刀架,溜板箱,床
13、鞍,接盘,左床腿,操作手柄,进给箱,光杆,丝杆,右床腿,操纵杆,操作手柄,3.3 车床与车刀,床身上最大工件回转直径-400mm 最大工件长度-750；1000；1500；2000mm 刀架上最大工件回转直径-210mm 主轴转速： 正转 24级-101400r/min 反转 12级-141580r/min 进给量： 纵向 64级-0.0286.33mm/r 横向 64级-0.0143.16mm/r,车削加工分为粗车、半精车、精车和精细车。 通常，车削能达到的公差等级为IT8IT7，表面粗糙度Ra值为1.66.3m。,（1）概述： 工艺范围广、万能性较大，结构复杂而且自动化程度低，效率也低，主
14、要是采用卧式布局 。 （2）传动系统 主运动传动链 两末端件是主电动机与主轴，带动工件旋转实现主运动，并满足主轴变速和换向的要求。主传动路线如下 ：,3.3 车床与车刀,运动经v带轮传动副传至轴I，压紧轴I上的多片摩擦离合器M1左部经齿轮副运动传至轴II，如图3.8(a) 压紧右部经中间轮可获得相反方向的运动,如图3.8(b) 运动从轴II传往主轴有2条路线： a.高速路线 主轴上的滑移齿轮50向左移，使之与轴III上右端的齿轮63啮合，运动传至主轴得高转速。 b.主轴上的滑移齿轮50向右移，使之与齿式离合器M2啮合，轴III的运动经齿轮副传至轴IV，又经齿轮副传至轴V，再经齿轮副和齿式离合器
15、传至主轴获得低转速,如图3.8(c),3.3 车床与车刀,图3.8 a CA6140型卧式车床传动系统图,3.3 车床与车刀,图3.8 b CA6140型卧式车床传动系统图,3.3 车床与车刀,图3.8 c CA6140型卧式车床传动系统图,3.3 车床与车刀,(3) CA6140型卧式车床的主要结构,主轴箱 功能是支承主轴，并实现其开、停、换 向、制动和变速，把进给运动从主轴传向进给系统。 其包括的主要机构和零件包括有：卸荷带轮 、双向多片摩擦离合器及其操纵机构 、主轴组件 、变速操纵机构 。,溜板箱 功用是将进给运动或快速移动由进给 箱或快速移动电动机传给溜板和刀架，使刀架实现纵，横向和正
16、、反向机动走刀或快速移动。 其包括的主要机构有：开合螺母机构 、纵向、横向机动进给及快速移动的操纵机构 、互锁机构 、安全离合器 。,3.3 车床及车刀,图3.11 双向多片摩擦离合器及其操纵机构,3.3 车床及车刀,离合器和制动器操纵机构,3.3 车床及车刀,变速操纵机构,3.3 车床及车刀,纵、横向机动进给操纵机构,3.3 车床及车刀,图3.17 安全离合器,3.3 车床及车刀,3.3.2 车刀,图3.20 车刀主要类型,1-端面车刀；2-仿形车刀；3-车槽刀；4-外圆车刀；5-螺纹车刀,用以加工外圆、内孔、端面、螺纹以及车槽和车齿等，其主要类型如下图：,3.3 车床及车刀,(b),按车刀的用途分类可分为普通车刀和成形车刀。 一. 普通车刀 1. 普通车刀的用途 (1) 外圆车刀,(a),(c),(d),3.3 车床及车刀,
